Ensaios para determinação das propriedades dos agregados

Para determinação das propriedades físicas necessárias para a elaboração de misturas asfálticas foram realizados os seguintes ensaios:

• ensaio de massa específica solta e compactada (AASHTO T-19/T 19M-00/2000); • ensaio de densidade, densidade aparente e absorção (ASTM C127 e ASTM C 128); • ensaio de abrasão “Los Angeles” (DNER ME 035/98);

• equivalente de Areia (DNER ME 054/97);

• ensaio de análise granulométrica (DNER ME 083/98).

Massa especifica solta

A massa específica solta é a quantidade de agregados necessária para preencher um dado recipiente, sem qualquer tipo de esforço de compactação, o que representa a situação de mínimo contato entre partículas. O volume do recipiente a ser utilizado varia de acordo com o diâmetro máximo nominal da mistura.

O ensaio seguiu a norma AASHTO T-19/T 19M-00 (2000). Para os agregados graúdos constituintes da mistura (Pedra 1 e pedrisco), foram utilizados um recipiente de aço de três litros, fornecido pelo laboratório de Estruturas da EESC. A massa específica solta é calculada dividindo-se o peso dos agregados que preenchem o recipiente pelo volume do recipiente.

Massa especifica compactada

A massa específica compactada, é a quantidade de agregados necessária para preencher um dado recipiente, que varia de acordo com o diâmetro máximo nominal da mistura, através de um esforço de compactação que diminui os vazios e aumenta o contato entre as partículas.

O ensaio foi realizado para a fração graúda e fina, constituintes da mistura, seguindo o indicado na norma AASHTO T-19/T 19M-00 (2000). A massa específica compactada é calculada dividindo o peso do recipiente preenchido com os agregados compactados pelo volume do recipiente. O esforço de compactação é obtido com a aplicação de 25 golpes, em cada uma das três camadas, de uma haste metálica como indica na norma.

Ensaio de determinação da densidade do agregado graúdo

O ensaio é realizado de acordo a norma americana ASTM C 127-01, cujos procedimentos consistem em (Figura 4.2):

• pesar 2 kg de material retido na peneira Nº 4 (4,75mm) após lavado e seco em estufa; • imergir a amostra seca em água por 24 horas;

• pesar o material na condição anterior (B);

• colocar o material em uma cesta, imergir em água e determinar o peso imerso (C); • secar o material em estufa até constância de peso e determinar o peso (A);

• calcular as densidades da seguinte maneira:

As densidades e a absorção são calculadas através das equações 4.1, 4.2, e 4.3.

C A A G_sa − Densidade Real (4.1) C B A G_sb − = Densidade Aparente (4.2) 100 (%) ⎟× ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ − = A A B A Absorção (4.3)

Figura 4.2 - Determinação da densidade do agregado graúdo.

Ensaio de determinação da densidade do agregado miúdo

Este ensaio foi realizado de acordo com a norma americana ASTM C 128-01, que considera como agregado miúdo aquele cujas partículas sejam menores que 4,75 mm (Nº 4).

Os procedimentos da determinação da densidade de agregados miúdos são (Figura 4.3):

• pesar 1000g de agregado miúdo, após seco em estufa; • imergir o material em água por 24 horas;

• espalhar o material sobre uma superfície plana submetida a uma corrente suave de ar quente;

• a condição saturada com secagem superfícial será alcançada na umidade tal que o material levemente compactado em um cone se assente quando o mesmo é removido. Este procedimento é usado até assegurar a maior umidade na qual o agregado se assente;

• pesar ± 500g do material na condição saturada superfície seca em um frasco (D);

• o frasco com material é cheio com água, usando procedimento específico, e pesado (C). Pesar também o frasco cheio com água (B);

• remover o agregado do frasco, secar em estufa até constância de peso e pesar o material (A);

• calcular as densidades da seguinte maneira:

As densidades e a absorção são calculadas através das equações 4.4, 4.5, e 4.6.

C A B A G_sa − + = Densidade Real (4.4) C D B A G_sb − + = Densidade Aparente (4.5) 100 (%) ⎟× ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ − = A A B A Absorção (4.6)

Figura 4.3 - Determinação da densidade do agregado miúdo.

Ensaio de abrasão “Los Angeles”

O ensaio de abrasão “Los Angeles” mede o desgaste de um agregado por abrasão, procurando reproduzir o impacto na amostra através da queda de esferas de aço sobre os agregados e da queda dos próprios agregados, uns sobre os outros. Simula o desgaste por meio do atrito dos agregados entre si e com as paredes do tambor enquanto gira. A amostra de agregados graúdos e as esferas de aço são colocadas no tambor da maquina “Los Angeles” (Figura 4.4). O tambor gira a velocidade de 30 a 33 rpm, até completar-se o número de revoluções especificadas. Então o material é retirado do tambor, peneirado e pesado, o resultado do ensaio é a porcentagem de perda, ou seja, a porcentagem em peso do material grosso perdido durante o ensaio, resultado da degradação mecânica. No Brasil a especificação de serviço DNER ES 313/97 aceita um valor limite de 40%.

O ensaio foi realizado de acordo a norma DNER-ME 035/98, tomando em consideração a graduação da amostra em função da sua granulometria. A execução deste ensaio exige as seguintes operações:

• o material recebido é lavado e seco em estufa, à temperatura entre 105°C e 110°C, até

se verificar constância de peso;

• depois de seco, peneira-se o agregado e quarteiam-se as diferentes porções retiradas nas diferentes peneiras, para fornecer a amostra da graduação escolhida;

• determinam-se as massas das porções de graduação escolhida, com aproximação de 1g, e tendo em vista a obtenção das massas especificadas na norma, obedecendo-se às respectivas tolerâncias. Reúnem-se, a seguir, as diversas porções da mesma graduação, misturam-se bem e somam-se as massas parciais correspondentes, obtendo-se, assim, a massa da amostra seca, antes do ensaio (mn);

• verificada a limpeza do tambor, colocam-se no mesmo a amostra e a respectiva carga abrasiva; o tambor é cuidadosamente fechado para evitar perda de material;

• faz-se girar o tambor com velocidade de 30 a 33 rpm, até completar 500 rotações, para as graduações A, B, C e D e 1000 rotações para as graduações E, F e G, conforme tabela da norma;

• retira-se todo o material do tambor, separam-se as esferas, limpam-se as mesmas com a escova, e faz-se passar a amostra na peneira 1,7mm, rejeitando-se o material passante; • lava-se o material retido na própria peneira 1,7mm; reúne-se o mesmo e, em seguida,

seca-se em estufa à temperatura entre 105°C e 110°C, durante no mínimo 3 horas;

• retira-se o material da estufa, deixa-se esfriar, e determina-se sua massa com aproximação de 1g, obtendo-se a massa da amostra lavada e seca (m’n);

A Abrasão “Los Angeles” é calculada pela fórmula expressa na equação 4.7:

100 ' × ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ − = n n n n m m m A (4.7)

onde:

An = Abrasão “Los Angeles” da graduação n, com aproximação de 1%.

n = Graduação (A, B, C, D, E, F ou G) escolhida para o ensaio. mn = Massa total da amostra seca colocada na máquina.

m’n = Massa da amostra lavada e seca, após do ensaio (retida na peneira de 1,7 mm).

Figura 4.4 - Máquina de abrasão “Los Angeles”.

Análise Granulométrica

A granulometria do agregado é a distribuição do tamanho das partículas, expressa em porcentagem de peso ou do volume total, sendo prática padrão expressá-la como uma porcentagem do peso total.

O método utilizado para determinar a granulometria pelo processo seco é dado pelas normas ASTM C 136 e DNER ME 083/98, sendo que, no caso da granulometria por peneiramento com lavagem, é dado pela norma ASTM C 117. Entre os dois métodos, a granulometria com lavagem é mais precisa, porém o método a seco é mais rápido e mais freqüentemente utilizado.

A granulometria afeta quase todas as propriedades de uma mistura asfáltica, entre elas a estabilidade, permeabilidade, trabalhabilidade, resistência à derrapagem, resistência à fadiga e resistência à deformação permanente, portanto a granulometria é a consideração mais importante no projeto de misturas asfálticas.

O ensaio foi realizado manualmente de acordo a norma DNER-ME 083/98 e levando-se em consideração as peneiras especificadas pelo método Superpave. A análise granulométrica foi realizada para as três frações de agregados (Pedra 1, Pedrisco e Pó de Pedra). A execução do ensaio exige as seguintes operações:

• secar a amostra de ensaio em estufa (110 ± 5) °C, esfriar à temperatura ambiente e determinar a sua massa total;

• peneirar manualmente em todas as peneiras especificadas pela metodologia Superpave, até que não mais que 1% da massa total peneirada passe durante um período de peneirada de um minuto;

• pesar as quantidades retidas do agregado em cada peneira, tomando-se em consideração que a somatória de todas as massas retidas não deve diferir em mais de 0,3 % da massa inicial seca total;

• com as massas retidas obtidas, determina-se a porcentagem acumulada de material seco em cada peneira e a porcentagem de material seco passado em cada peneira, são obtidas curvas granulométricas das diferentes frações de agregados.

Nas Figuras 4.5 e 4.6 apresentam-se o procedimento da análise granulométrica, a curva granulométrica dos agregados (pedra 1, pedrisco e pó de pedra) e a curva granulométrica da mistura utilizada na pesquisa respectivamente.

Figura 4.5 - Análise Granulométrica dos agregados utilizado na pesquisa.